相变存储器PCM应用智能电表设计方案

第一篇：相变存储器PCM应用智能电表设计方案

相变存储器PCM应用智能电表设计方案

5月初，美光斥资12亿美元收购恒忆，完成收购后美光成为同时拥有DRAM、NAND以及NOR技术的记忆体晶片大厂。对于这么大的收购举动，有传言，是英特尔在后面起到的推动作用，因为三星的快速崛起，不想一家独大的局面在存储市场出现。当然，也有传言，美光收购恒忆的动机是为了满足诺基亚(Nokia)等客户的一站式购足需求。无论如何，着眼技术创新方面，记者本人认为这种收购的出现，是能够起到推进作用的。在收购后不久，我们有幸在第十五届IIC CHINA上邀请了，美光亚洲区嵌入式业务部的刘群先生，就相变存储技术

未来发展的状况，做精彩的演讲。

随着世界各国尤其是中美两国在智能电网上的实质性启动，智能电表市场也在起步腾飞。智能电表担负着存储客户使用信息和网络信息的作用，同时在不远的将来更多的功能也将被加入进来，如绿色能源的双向接入，终端的用户也可以把自家屋顶太阳能产生的电力传输到电网上。由于上述需求的推动，对智能电表的存储系统就提出了更高容量，成本降低控

制和可靠性提高的要求。

相变存储器即是英文Phase Change Memory--PCM 的缩写。就是一种利用六族与第四、五族的化合物作为存储材料的存储器。该种化合物是一种相态可逆变的物质。可以在有序结构(晶态-低阻)和无序结构(非晶态-高阻)之间变化。

通过图片可以看出，电流电压曲线图是从一个PCM的存储单元获得。读取操作是工作在电压500毫伏且电流小于100微安以下的区间内，所以没有对GSt产生加热的效应。晶态和非晶态的存储状态也就没有变化。当电压大于500毫伏且电流大于500微安时，电阻加热器就会融化GST材料。此时晶态和非晶体的状态就会发生变化。

基于相变技术的存储器具有三个特性，包括位修改(直接写入)，高写入次数，工艺和成本的可延续性。下面图片是对现在流行的存储器之间的比较。

对产品带来这么多特性的PCM相变存储器，那么具体的应用又如何?刘群先生表示，现在目前智能能电表的存储系统采用NVRAM，EEPROM等方案，但是这些解决方案都存在有成本高、容量小、设计复杂等缺点，而运用PCM相变存储器设计的智能电表可以很好地规避这些缺点。由于PCM具有位改写，成本和工艺的可持续性，高擦写次数，从而可以很好的整合原有的存储系统。只使用一颗PCM相变存储器就可以整合NOR flash, EEPROM, NVRAM, 从而提供更低的成本，更加环保，更加可靠，以及更大的容量。

针对采用相变存储器的智能电表设计，刘群也谈到，作为存储器的重要生产厂商，为满足客户的需求，美光也推出了两款代号为“omneo”的相变存储器。分别是：P8P –高速并行接口，128Mb 容量，100万次的写入次数。P5Q-高速SPI 接口，支持1、2，4位输入输出，也是128Mb 容量, 高达66Mhz。100万次的写入次数。Omneo 给嵌入式提供了一种更快写入速度，更高的写入次数的存储器。从而拓展了客户对存储系统的设计。并且在本次西安站IIC CHINA展览会现场，观众可以参观样品展示。

同期，在西安站技术研讨会上，除了美光公司带来的精彩演讲外，还有ADI公司资深应用工程师薛睿带来的关于使用性能观测器来测量和改善嵌入式系统的性能、TriQuint公司关于讨论最新技术和TriQuint中国区总经理熊挺提供的集成式方案、以及有国际电子商情主分析师陈路带来的关于2011年中国汽车电子市场商机的精彩演讲。

第二篇：智能电表业务规则

智能电表售电规则

1、根据资产信息中“是否预付费”：是；“电能表类型”：电子式-智能本地费控（cpu卡），电能表的类别是智能表这三个条件来判定是否是智能电表，根据上述两个字段来生成卡表档案；

2、用户电价存在异常的（电价值取不到或者电价值缺失）对于新开户的用户不允许购电，对于正常购电的用户允许购电。但是对这种异常的用户档案要通过异常工单或者流程进行维护。3、4、5、6、定量、定比用户不能购电；（定比、定量用户不安装智能表）根据卡表档案状态，用户处在流程中的，不能购电； 用户存在欠费，不能购电。

卡表档案中卡类除写卡外的参数错误外，其余情况都可以购电。

7、8、允许跨所缴费。开户

购电金额：缴费金额

写卡金额：缴费金额+结转金额-预置金额

9、正常购电

购电金额：缴费金额 写卡金额：缴费金额

10、用户卡状态为01开户卡时可以购电，其他状态给出提示，不能购电；

11、查询不到购电记录，不能操作；

12、读卡查询出用户购电信息，选择最后一条（序列id最大的）信息写卡。购电次数取卡表档案中的写卡次数，购电金额取卡表购电记录中的购电金额。

13、非卡表之外的预收也要到智能表中，这种情况如何处理。

14、用户卡有透支金额，不能购电；

15、程序中自动判断插表情况，如果用户上次购电后，未将电卡插电表，则不允许本次购电；若卡号和购电次数与系统不符合则不允许购电。

16、用户卡表档案信息、用户档案信息、电价信息异常不能冲正；

17、用户卡如果电表返写区已经写卡，不能冲正；

18、登陆用户只能对自己的账务信息进行冲正；

19、收费记录日结以后不可以冲正； 20、只能对当天账务冲正；

21、写卡取冲正上一次的购电信息写卡，并将电卡中写入模拟返写信息；

22、补卡后不可以冲正，考虑到可能补出两张均可插入电表的卡,为了防止冲正一张后另一张仍然可以插入电表情况。

23、用户卡表档案信息、用户档案信息、电价信息异常不能补卡；

24、查询不到用户购电记录信息，不能补卡；

25、允许连续补卡；

26、补卡写最后一次购电信息，不区分已插表和未插表，操作结束之后，约定用户统一回插电表。

27、补卡时，保留字段的序列号会依次增加。

28、不允许用户卡（非开户卡）修改电表费率参数；

29、阶梯电价的实现和参数设置，不受售电系统控制； 30、智能电表第一、二套费率不进行切换；

31、安装智能电表用户不存在定比定量，也不计算变损、线损

32、智能电表规范中，每笔售电过程均必须访问加密机，支持两种模式（1、Psam卡+加密机认证模式

2、单独加密机认证模式）售电系统将采用单独加密机认证模式

33、智能电表售电系统统一按抄表模式处理账务，即智能表需要抄表，而且售电只售金额；

34、智能电表售电后，在系统中的入账模式为 “预收”，对应票据打印“收据” ；

35、用户存在欠费、电表走码出现负电费时，均不允许售电。如果用户欠费，只有缴纳欠费金额后才可以继续购电写卡；如果电表走码出现负电费，需要对现场电表进行核查，重新清零结算后，才可以继续购电写卡。

36、表号（出厂编号），如果为智能电表，默认截取条形码后十二位，此规则在电表入库时遵守，生成卡表档案时，直接获取资产的出厂编号。这个原则待明天省公司张工确认。

37、如果智能电表的用户执行单费率电价，那么在 “尖”、“峰”、“谷” 位置上，写“平单价”；如果为复费率，对应位置写真实值，若不存在 “尖单价”，在复费率情况下，写卡时，将该值写平电价。并且对应的尖、峰、平、谷电价写卡位置依次是费率

1、费率

2、费率

3、费率4；

38、四川安装智能表的用户均是一户一表。

39、参数更新标志位：

新开户购电时，设置更新所有参数。

正常购电是值设置为更新除费率外的其他参数，不更新费率。40、限购电费值和表的上限一样。

41、各局电表装出时的预制金额是多少，是否全省统一。全省统一50元。

42、报警金额1 和报警金额2 的值是多少，是否全省统一。

全省统一。报警金额1 的值待定，报警金额2的 值为0。

43、收据格式。和营销中的收据格式一样。

44、换表流程需要有月中算费。

45、换表时涉及的结转金额要怎样存放到新表中。

智能换智能 要将旧表中结转金额放到新表中。非智能表换智能表 将余额放到新表中。

第三篇：智能电表联网说明书

简 介

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迎使用山东岳嘉电子有限公司电能表联网预付费管理系统，在使用该系统前请仔细阅读随机光盘中的使用手册或本帮助文件。

本系统是一套集现代化、自动化、科学化为一体的预付费电能表管理系统，适用于本公司自主研发生产的DDSY1599型预付费电能表，具有处理速度快、安全性能高、存储容量大、高效稳定、管理便捷等特点。由于大量用电信息储存在微机中，方便了数据的检索﹑汇总﹑传递等，从而将相关的管理人员从繁重的劳动中解放出来，并为用电管理的科学决策提供依据。

由于能力有限，不足之处在所难免，在使用的过程中，如发现本系统存在某些问题或不足之处，欢迎与我们联系，我们会汇总信息进行改进，望不吝指正，谢谢！

名词解释

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断电报警值：当电能表中的剩余电量低于常显报警值进而达到某一数值时，电能表便会自动断电，此数值即为断电报警值，它是警示用户应该去购电的另一种也是最后一种方式。字轮初始值：登记电能表时，该电能表上字轮显示的数值（出厂时的电能表，字轮一般跑到99999.X，此时字轮初始值可登记为0）。

调剂电量：调剂电量即为福利电，是售电单位以比正常电价优惠的价格或者是免费送给用户的一定数量的福利性电量。

权限：具有做某种事的权力。本售电系统由于考虑到系统运行的安全性，对系统工作人员设有两种角色，一种是系统管理员（只有一名），另一种是系统售电员（若干名，可由管理员来定义，并且系统管理员也可为其设置不同的权限），他们分别具有不同的权限。

系统管理员：系统管理员的责任是负责整个售电系统的正常运行，是本系统最高级别权限的使用者。管理员可以定义本系统售电员，可以给本系统售电员制作售电卡，可以设置售电员权限。管理员除了不具备售电权限外，具备所有权限。

系统售电员：系统售电员的责任只是给本系统的用户售电，不能更改系统中的关键设置，如：定义系统售电员、给系统中的用户消户、启户、制卡（指制数据提取卡、制售电卡）、注册售电系统等，但系统管理员可为本系统的售电员定义某些权限，如：给用户开户、补卡、复位IC卡、恢复系统数据、定义用户类型（电价）、定义系统售电参数、定义系统调剂电量价格、换表、使用售电简化界面等。

山东岳嘉电子有限公司

系统要求

======================= CPU：主频200MHz以上； 内存：64MB以上；

硬盘：100MB以上硬盘剩余空间；

显示器：真彩色16位以上，分辨率800X600以上；

微型打印机：此设备非必需设备，根据是否需要打印票据而定；随机配带写卡器一台；

软件运行环境 ：Windows2000、WindowsNT、Windows XP

注意事项

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1.本系统表号是出厂时电表的编号

2.本售电系统的年售电次数最多为80万次。

3.由于数据库存有售电记录，请务必保护好数据库，做好数据库的备份工作。不是万不得已的情况下不要随意重装操作系统，若真的要重新安装操作系统，请在安装之前先将预付费系统的数据库文件备份出来（数据库文件是在软件安装目录下的sdsj.mdb文件），待预付费系统安装好以后，再将备份的数据库文件覆盖新安装的数据库文件即可。

4.为了增加系统的安全性，本 系统是以用户权限运行的，设有系统管理员壹名，系统售电员若干名，系统管理员和系统售电员分别具有各自相应的权限。

5.若发现本系统存在某方面缺陷，请通知本公司，本公司将尽快予以解决。

设置串口======================= 岳嘉联网预付费管理系统，主要是通过电脑直接给电表售电。

我们先检测电脑和电表是否接通，判断的方法是，在基础数据里找到串口设置.设置串口：在基础数据中找到串口设置。填写您的表号（及电表的编号）。选择串口（下边提示您选择的串口，也可以在设置管理器里面找）。点击【测试】，会出现对话框通讯成功，点击【确定】。此串口可用，小 区 在开户之前要先定义小区、楼号和电价。以定义小区为例，点击【小区】，出现一个对话框，先点击左下边增加。在填写小区名称，点击保存，出现对话框点击【是】。定义楼号和电价同上。

开 户

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新用户在购电前，必须对其进行开户登记，以便在系统中记录用户的电表信息和用户信息。方法是：将空白卡插入读写器中，点击【开户】按钮，用户编号会自动生成，依次输入用户表号、姓名、选择用电类型和楼号、电话（不是必填项）、房间号（不是必填项）。小区名称和用户楼号可以清空。如果需要修改限电电流和断电报警，在其空白处修改即可。所有信息输入完毕，点击下方的〖开户〗按钮即可制作成用户购电卡。

注意：如果需要连续开户，请先插入空白卡，点击[是]重复以上步骤。

售 电

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售电步骤如下：将购电卡插入读写器中，可以按地址、表号和姓名查找。请先输入用户信息，查找到该用户后点击【联网读表】然后输入预购金额或预购电量确定无误后在点击【联网售电】按钮，系统会自动计算并且默认打印购电票据；如果不需要打印，请将前面的“√”去掉，点击〖售电〗按钮即可完成售电。

如果要进行下一个用户的售电，请先将用户的购电卡插入读写器中，操作同上

修改用户档案

为了更改某个用户的信息、参数和备注信息，需要用修改功能来完成。方法如下：可以根据用户姓名查找，系统会自动显示该购电卡的信息，只需将鼠标移动到需要修改的地方即可进行修改，但灰色项不能修改。更改完毕点击【修改】按钮即可完成。

特别提示：

1：单户单表式电表其“表号”必须与电表面板上的编号一致，“用户编号”仅用于软件之中，便于软件管理。

2：当用户的电流超过软件设定的最大值时，电表便自动断电，5分钟左右自动恢复供电。

3：断电报警：当剩余电量降至断电报警值（软件设定不为零）时，电表自动断电，如果恢复供电，请将一尺寸合适的硬卡（比如身份证或纸牌）插到电表右侧的插卡槽中，当触及底部时取出，即可恢复供电。

系统用户查询

系统用户查询包括七种查询：

① 查询系统中的全部用户（包括已经销户的用户）； ② 查询系统中已经销户的用户； ③ 查询系统中同一住址的用户； ④ 按开户时间查询系统中的用户；

⑤ 按用户类型查询系统中同一类型（相同电价）的用户； ⑥ 按购电量或购电金额查询系统中的用户； ⑦ 按购电次数查询系统中的用户

售电日报表

售电日报表汇总的是当天的售电情况，它可以汇总当天所有售电员的售电记录，也可以汇总当天某个售电员的售电记录。

售电月报表

售电月报表汇总的是当月的售电情况，它可以汇总当月所有售电员的售电记录，也可以汇总当月某个售电员的售电记录。

售电综合报表

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售电综合报表是给定四个报表条件（用户编号、售电时间、电价和售电员），可以通过不同的组合，获取想要的报表信息。

补票

用户想补打以前票据，点击【补票】出现对话框，依次输入用户姓名和操作次数（操作次数可以在报表里找）点击【打印】

系统使用情况查询

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汇总本系统自使用以来，系统使用的基本情况，是对系统售电情况的一个总体汇总。它汇总了系统起用电时间（系统起用时间是从系统的第一个用户的开户时间开始算起，如果系统数据库重新建立过，那么系统起用时间是从系统恢复的第一个用户的时间开始算起）、系统拥有客户数量、总售电次数、总售电量、总售电金额信息，通过本窗口可以对售电系统的使用情况有一个大致的了解。

变 价

执行变价操作，是为了方便电业局和物业变价的调整，例如，你刚刚买去1000读电，电业局价格上涨，你就可以通过变价来实现.减数比例：举例说明，例如当减数比例为100：1时，如果此时剩余电量为100度，当执行过变价操作后，剩余电量变为99度，即剩余电量中每100度减1度，而当减数比例为25：1时，如果此时剩余电量为100度，当执行过变价操作后，剩余电量变为96度，即剩余电量每25度减1度。操作步骤：先在基础数据定义现在电价，点击【保存】。在执行下变价，点击【变价比例】出现一个对话框，选择用户类型，输入原电价，下边出现原电价和新电价比例。点击保存即可。退出再点击【执行变价】。上边是已完成变价操作的用户信息，下边是未完成变价操作的用户信息，如果下边出现，要检查你下你们的联网线路。

换 表

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当用户的电能表因为出现故障而无法工作时，需要为其重新换表，用此换表功能来完成本项工作。具体做法是：先将用户的购电卡插入读写器中，点击【换表】按钮，按表号，住址和姓名查找。系统会自动显示该购电卡的信息，把新电表信息输在空白处，点击【读表】，您在〖原电表剩余电量〗的空白栏里写入该表的剩余电量，再点击〖换表〗即可完成本操作。如果原电表可读取当前剩余电量。请将其剩余电量记录下来，如不能读取剩余电量，请根据该用户日均用电量和总购电量估算一下其现在的剩余电量。如果替换上去的表不是未曾用过的表，请先用清零卡将电表清零后，再将做好的购电卡插入新换的电表。

读表

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单户读表，就是方便用户查找自己的信息，可以直接读取用户表内剩余电量和电表当前状态，总购电量，操作步骤：可以按住址、表号和姓名查找。读取用户信息，点击【联网读表】。

系统数据恢复

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当因计算机硬盘损坏导致硬盘数据无法读取，或者售电系统数据库被意外删除时，可通过此功能模块将用户购电卡内的信息读入硬盘，以重新建立新的系统数据库，从而使售电系统恢复正常。具体做法如下：先将需要恢复的用户表号，点击【读表】点击“恢复”按钮，系统会显示该卡的用户编号、总购电次数和总购电量以及电表信息，您只需将姓名、楼号、用户类型和电话填写完整，点击恢复按钮即可。

注意：在系统中所有用户没有恢复完之前，不可为新用户开户，否则新用户将会冲掉系统中某些原用户的编号，使其无法恢复。

设置售电员权限

系统管理员可以设置本系统售电员的权限，如给用户启用、给用户启户、定义小区名称楼号、制定变价比例、定义用户电价、定义售电参数、定义系统售电参数、换表等。注意：在选择其他售电员或点击“退出”按钮之前需要点击“保存”按钮，勾选的权限才能有效。注意：默认状态下，系统售电员不具备上述权限。

修改密码

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售电员或管理员修改密码时必须输入原密码，如果原密码输入不对，则无法修改其密码。

通断

======================= 为了方便物业的管理，设置通断，可以按姓名和表号查找，例如，按表号查找，找到该用户表号，点击【断电】，该用户就会断电，点击【通电】，该用户电量自动上去，电量不变。

销 户

销户用于用户不欲继续使用其电能表的情况，若要取消对用户的购电限制，可通过启户消除对其的购电限制，使其能继续购电。

当用户不欲再次使用其电能表时，可对其做销户处理。销户的操作步骤是：可以按住址、表号和姓名查找。点击【联网读表】，点击【销户】，销户操作将清空表中剩余电量，实现断电功能。点击【是】销户成功。

启 户

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启户与消户相反，它是取消对用户的消户处理。选择启户的方法是：售点管理对应的下拉框中选取并点击启户按钮。

卡的使用和说明

====================== 系统卡共有6张：1管理卡#

1、2管理卡#

2、3检测卡、4清零卡、5加电卡、6售电卡

每张卡的功能：

管理卡：进入售电系统

数据提取卡(检测卡)：数据提取卡可以从用户的电能表中读取用户电能表的信息。

清零卡：电表清零

加电卡：电表加电（在没有注册前可以使用，注册后不可以使用）售电卡：进入售电界面。电表显示信息：

我们电表出厂后，都只带2度电，方便用户进行验收，在没有对电表注册前，可以用加电卡给电表加电，插一次，加一次电，可以插多次。如果电表被注册，插加电卡就不起作用了。

例如：你加电卡是加3度，你电表上自带2度电：把加电卡插上，每插一次卡就加3度电。

例如你电表只带3度电，插上检测卡，电表上依次显示 —01—0000 —02—0003 —03—0000 —04—0002 —05—0000 如果你用加电卡加一次电后，—02—后面就加3度电。其它不变 电表任何时候，当请将一尺寸合适的硬卡（比如身份证或纸牌）插到电表右侧的插卡槽中，当触及底部时电表将依次显示 —01—：这次购电量：。

—02—：总购电量（用户所有购电量的总和，如果电能表清零后，总购电量即为清零后所有购电量的总和）

—03—：电表表号（电表下边的编号为电表表号）—04—：购电次数（显示电表买电的次数）

—05—：断电报警值（当电表剩余电量为断电报警值时，继电器闭合，你用一尺寸合适的硬卡（比如身份证或纸牌）插到电表右侧的插卡槽中插一下，继电器自动闭合，提醒用户及时购电）。数码管显示信息 1：— — — — 正常使用（我们有常显报警值，当电表大约50度时，显示— — — —：当显示数值，电表进入常显报警值状态，提醒用户及时购电。2：0000电表清零后状态（初始状态）3：—000电已用完，需再次购电:

第四篇：智能水电表参数简介

智能水电表系统简介

一、系统概述

为了满足居民对生活用电的需求，不断提高供电服务质量，电力企业正在对城镇居民住宅实施一户一表工程。一户一表制的推行使得抄表的工作量急剧增加。

传统的人工抄表方式，不仅需要登门抄表和收费要花费大量人力和时间，给用户带来诸多不便，导致效率非常低，而且人为差错多，也不可能在同一时刻对所有电表抄表，因此抄表的数据在时间离散性大、准确度低，导致无法准确计算每个配变台区下电网的线损，也无法检测其运行是否安全。因此，各地已逐步开始实施计算机远程集中抄表，集中抄表不仅仅能够大幅度提高抄表效率、减少工作量、降低人为差错，而且可以对采集的数据进行系统的分析，以求最大限度的完成智能化建设，给供电企业、小区物业、高校、矿井、厂区等用户提供了简便、准确的结算电费手段，为系统的自动化和智能化提供了一个完善的解决方案。

二、设计目标

1.具备变手动抄表为自动抄表功能，提高工作效率；

2.提高抄表数据准确性，保证远程抄读准确率100%，完全解决数据抄读不准确或作弊行为； 3.实时掌握各表计运行情况，能够及时发现故障，建立点位监控界面，在图上可以直观找到故障点； 4.通过智能抄表系统将数据采集至中心机房，并生成相应报表、曲线等信息。可生成小时、日、月、年电能报表，可显示各抄表项曲线，例如电压、电流、功率等曲线；

5.通过采集设备的合理配臵，在花费最小的情况下，隔离每一个楼层或每一个配电箱的通讯，当出现线路短路/断路时，不影响其他区域的数据采集；

6.系统支持远程预付费功能，无需IC卡充值，断网可用掌机离线充值；

7.短信报警功能，可为每个电表设臵相应报警值，短信可发送至业主及管理员手机； 8.可查询每个电表每小时用电量及功率，以便解决用电纠纷问题；

9.电表采用预付费电表，系统采用先充值、后用电、电量不足自动关断功能； 10.水表采用远传水表，系统可远程采集每一户用水量等信息； 11.可预留接口与其他平台对接数据 12.可建立用电损耗分析；

13.系统可扩展：用水管理系统、变电站监测系统、能耗管理系统、组态界面等。

三、系统设计

服务器：安装前臵机及WEB管理软件，前臵机用于数据采集及存储、WEB管理软件可为多用户提供充值、查询等管理功能；

主站内不需要安装采集终端，数据通过通讯线集中采集。电表通讯线采用RVSP 2*0.5 水表通讯线采用RVSP 4*0.5

四、主要设备性能

4.1 DH6200-L型 数据采集终端(宽带型)DH6200-L型宽带采集器应用于我公司远程集中抄表系统，完成TCP/IP信号和RS485信号的转换，从而实现对RS485表的远程抄表，只需要将该采集器安装在具有局域网或者ADSL宽带的区域即可与后台通讯，对于ADSL宽带的后台需要具备固定IP地址。功能及特点

该产品主要完成对RS485电表的电量采集，并且利用网络为通信信道，把用RS485设备的通讯数据以TCP/IP方式上传，提供给我公司远程抄表系统。特点如下：

独创宽带数据采集技术，特别适用于城市中分散采集点且具备宽带环境的用户。（分散采集点具备动态分配的宽带，主站具备固定IP）在局域网内可采用TCP/IP客户端模式，与DH601功能相同。上行采用TCP/IP局域网或者宽带网远程抄读

支持DL/T 645 1997和2007（自动切换速率97/645默认1200bps，07/645 默认2400bps）下行RS485通讯接口支持数据透传，可支持997-645、2007-645、MODBUS-RTU等通讯协议。广播校时不受限制，时间格式正确即可校时 五．规格及主要技术参数 1.额定电压：

220V 额定频率：

50Hz 功耗：

≤1.5W 环境条件：

标准工作温度为-25℃～+55℃ 极限工作温度：

-30℃～+70℃ 相对湿度：

≤75% 通讯传输范围：

具备网络环境的采集点

RS485总线节点数：

单台<32只，配臵DH6200-JZ4或者其他设备可超过500只。2.工作原理及结构

DH6200-L型采集器主要完成TCP/IP信号到RS485信号的转换功能，但是针对现场RS485表种类多协议各异的现象，控制芯片软件上做了大量处理。通过TCP/IP协议（可安装在局域网或者通过ADSL远传至固定IP的外网）转发到控制芯片，控制芯片将抄表指令直接下发到RS485总线，回应数据不做处理直接上传到后台。

红外通信——通过掌机或其他上位机通过远红外与采集器进行通讯。电源灯——上电指示灯，绿色。采集器上电时灯亮，失电时灯灭。告警灯——告警指示灯，红色。

上行通信灯——上行通信状态指示灯，红绿双色灯。红色闪烁表示采集器上行通道接收数据，绿色闪烁表示采集器上行通道发送数据。

下行通信灯——下行通信状态指示灯，红绿双色灯。红色闪烁表示采集器下行通道接收数据，绿色闪烁表示采集器下行通道发送数据。

3.采集器型电气属性

RXD——无线模块收到信号时闪烁。TXD——无线模块发送信号时闪烁。4.接线说明

采集器主、辅助端子接线如图3所示，接线端子功能 采集器主/辅助端子 L火线端子 预留 8 预留 9 预留 11 预留 12 7 12V电源+ 12V电源— 抄表485A 10 抄表485B 维护485A 维护485B N零线端子

6.采集器主/辅助端子接线说明 1、12V电源最大功率为200mA，RJ45的网线头直接插入采集器。

2、采集器可安装在室内或室外使用，安装采集器的底板应固定在坚固耐火墙上，建议安装高为1.8米左右，空气中无腐蚀性气体。

3、采集器应按照接线盒上的接线图进行接线，最好用铜接线头接入。

第五篇：智能电表成功计量解决方案

智能电表成功计量解决方案

采用智能电表让企业和工程师有更多机会设计出符合不断演进的全球标准的计量解决方案，这些解决方案能够满足未来需求，并将成为大众解决方案的一部分，即低成本解决方案。然而，要设计出成功的计量解决方案，还需要克服许多难题。

很多时候，开发计量芯片的设计人员甚至没有意识到计量解决方案所面对的挑战和需求。在这种情况下，设计人员很容易出现设计问题，使产品因为小的设计缺陷而无法用于最终解决方案。

本文将介绍计量SoC设计中的一些主要问题，并提出一些能够实现预期目标的解决方案。同时，本文还使SoC设计人员能够提前了解挑战，从而能够从容应对并设计出有效的解决方案。

挑战1：精确度

精确度是计量应用获得成功的关键，因为服务提供商绝不会采用无法准确测量的仪表。精确度对于电表应用来说尤为重要，因为与天然气/水流量表模型相比，电表更加依赖模拟片上组件。通常，电表使用片上ADC测量电流和电压的电平(因为片外ADC会增加最终解决方案的价格)。另一方面，燃气流量计使用片外传感器感应气体流的速度。

这些传感器能够以一系列脉冲的形式提供数字输出，这些输出与流速成正比。由于这些传感器一般都采用数字接口，因此整体精度对SoC的依赖性较低，更多地依赖于外部传感器。

另一方面，对于电能计量，精确度取决于两个方面：输电线如何与仪表相接(使用变压器、传感器、Rogowski线圈等)以及片上AFE(模拟前端)对电压和电流的测量精度。

因此，对于燃气/水流量表来说，精度在很大程度上取决于所连接的传感器的精度。对于电表，精度取决于两个因素：SoC的AFE以及SoC的片外模拟接口。下面我们将逐个进行讨论。

模拟前端(AFE)从客户的角度来说，AFE的精度是最重要的因素。通常情况下，ADC的结果决定SoC的可扩展性。

模拟系统的精度主要取决于ADC的选择。Σ-Δ ADC和逐次逼近(SAR)ADC是计量应用中最常用的，这两种ADC都有其各自的优缺点。SAR ADC使用逐次逼近算法，Σ-Δ ADC使用过采样技术对输入进行采样，并执行转换。SAR ADC非常适用于功率敏感型应用。

然而，它们可能不适合在非常嘈杂的环境中使用。因此，根据ADC的性能和用例环境，可以在ADC输入端使用低通滤波器过滤噪声。同时，与Σ-Δ ADC相比，它们还具有较低的稳定时间-稳定ADC以给出准确转换值所需的时间。

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因此，SAR ADC更加适用于需要快速切换输入通道的应用，快速切换通道会导致快速改变输入电平。Σ-Δ ADC需要高频率时钟，从而缩短稳定时间。因此，这会提高解决方案的最终成本并增加功耗。

负载线接口能耗计算需要在电流和电压值之间执行多次乘法和加法运算。确定输入负载电压很容易；然而，确定电流消耗的确有些困难。

家庭/工业/建筑物消耗的总电流不能馈送到芯片。然而，可以确定一个比例值(电流或电压)并馈送到AFE，然后使用ADC进行测量。

电流和电压测量的比例因子是不变的，因此可以进行适当的计算。这种“电流测量”过程的一个限制是需要有能够直接测量电流的低成本ADC。

另一种选择是使用已知的负载电阻将该电流转换成相应的电压，然后通过ADC测量该电压，它对应于实际的电流消耗。这为电流测量提供了更可行的低成本解决方案，并且有各种技术可用于电流测量。一些使用最广泛的技术包括-分流电阻器、Rogowski线圈、电流互感器。

分流电阻器技术使用放置在负载电流线路上的小(分流)电阻器。当负载电流通过该电阻时，会形成一个小的电压降。这个电压降作为输入馈送到AFE中，后者可以测量相应的电流消耗。

电流互感器(CT)方法与普通变压器的工作方式相同，负载电流(已消耗电流)磁通在二级CT线圈中生成少量电流，然后将电流通过负载电阻器，将其转换成相应的电压，然后再馈送到MCU的AFE。

Rogowski线圈是另一种测量电流的方法。这类线圈对于变化较大的电流也有不错的测量效果。然而，它们以时间差分形式提供输出。这就是需要一个积分器获得相应电流值的原因。

对比上述三种方式，分流电阻器技术是最便宜的；然而，该技术很难满足高电流测量要求，并且存在DC偏移的问题。电流互感器(CT)能够比分流电阻器技术测量更多的电流，然而，它们本身也存在问题：它们的成本更高，存在饱和、滞后和DC/高电流饱和等问题。

第三种Rogowski线圈法的测量范围比CT小，对大电流范围表现出较好的线性特性，也不存在饱和、滞后或DC/高电流饱和问题。

然而，它的成本只比分流电阻器略微高一点。考虑到电流变化和消耗类型，分流电阻器技术主要用于消费/住宅应用，Rogowski线圈在工业应用中的使用更广泛。

挑战2：电流消耗

SoC的电流消耗是影响应用/解决方案的电池寿命的主要因素。因此，在电池供电模式下运行的应用要求SoC具有非常低的电流消耗。燃气计/流量计不与电源直接连接。

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因此，它们只能由电池进行供电。因此，与电表相比，这些应用对电流更加敏感。这一特性非常重要，因为计量表的平均使用寿命约为15年，客户当然不希望每隔几年就更换电池。

因此，与电表相比，燃气/流量计应用对这些限制更加敏感。在典型燃气/流量计解决方案中，仪表大多数时间都保持在低能耗状态。它将定期隔唤醒以计算能量消耗，存储数值，并可能重置脉冲计数器等。

另外，燃气/水/热量的消耗模式不同于电能，因为它们不像电那样无时无刻不在使用。因此，内核不必总是处于通电状态。“低功率模式电流”将扮演重要的角色。许多公司认为低功耗模式电流的范围是1.1μA-2μA(休眠模式待机电流)。

另一个关注领域是SoC的启动时间及相关的电流消耗。由于应用要求仪表必须定期唤醒，因此启动时间和启动电流将非常关键。因此，此类SoC中使用的内核比处理速度等其它因素更加重要。

挑战3：安全、防护和检测

安全性、篡改保护和检测性能主要取决于最终应用的复杂性。满足这项要求可以很简单，只需要能够检测到是否有人试图打开仪表盖，或是否非法访问SoC并更改计费软件。

但是，也可能会非常复杂，要让连接以太网的仪表能够防止黑客攻击或保护仪表中的用户数据，这是GPRS/CDMA/ZigBee网络解决方案的一部分。这些要求存在很大的差异，因为计量能够或应该能够支持不同类型的解决方案。

对于独立解决方案，仪表不属于基于网络的计量解决方案的一部分，抄表和计费都是手动进行的，对安全性、防护和检测的要求会很低，因为攻击单个仪表不会影响其它仪表。因此，服务提供商可能会选择前面提到的比较简单的检测方案。

在仪表窗口和仪表盖之间形成一个电流路径便可以检测仪表盖是否被打开。只要有人试图打开仪表，该电流会被中断，对于篡改电表的操作也是如此。

使用密码保护SoC内部寄存器可以防止有人未经授权对SoC进行重新编程。除非有正确的密码，否则无法重新编程，任何此类失败的尝试都会显示为篡改企图。

对于基于网络的解决方案，仅仅通过检测或简单的密码保护不能解决安全问题。需要更加严格的保护，因为仪表是网络的一部分，如果一个节点(仪表)受到黑客攻击，那么整个网络都会暴露给黑客攻击。

在这些情况下，安全性分为软件和硬件层，这两个层又进一步划分为多个层。为了解决这些问题，行业制定了EN13757、HomePlug、ISA100.11a、ANSI/EIA/CEA-709.1-B-2000和EN14908等许多协议。

计量革命的兴起很大程度上取决于智能电表所支持的通信模式的发展。这类通信对安全性提出了很高的要求。因为在所有通信模式当中，这类通信模式会使仪表/仪表网络最容易遭受黑客攻击。

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以基于智能卡的预付费计量为例。这种解决方案使用SPI(串行外设接口)在智能卡和仪表MCU之间传输数据。智能卡将数额存储在其内部存储器中，插入仪表后，仪表会根据消耗量不断扣除数额。

简单的攻击行为可能是对智能卡进行重新编程或复制。在这种情况下，防止此类篡改的一种方法是对存储在智能卡里的数据(如真实性数据和数额)进行加密。仪表首先解密这些数据，然后再进行处理。

在智能卡上写回数据时，会遵循同样的加密流程。这样，只要加密算法和加密密钥没有被暴露，仪表就会受到保护。事实上，无论采用哪种通信方式，几乎所有的计量解决方案都使用加密功能，以保证安全性不会受到损害。

加密的类型和复杂性主要取决于所使用的通信协议类型。GPS/GPRS/CDMA、以太网等通信协议需要更加复杂的加密。因此，还采用了特殊硬件以降低软件依赖性，同时，通过减少内核开销增强了芯片性能。

挑战4：即时软件更新

由于更换仪表涉及高昂费用，因此服务提供商希望仪表的使用时间能够超过十年，甚至多达15年。因此，设计人员在设计SoC时应该使其硬件能够满足未来需求，如：收费方案变更、分时段计量、夏令时变更等，而不必更换仪表，也不会中断为消费者提供的服务。

这向设计人员提出了两个挑战：一个挑战是SoC如何在仪表工作时进行软件升级，第二个挑战是无缝切换到新固件，同时这种变化不会导致服务中断。

第一步是确保在不需要切断电源或关掉仪表的情况下将补丁从外部源转移到SoC。第二步是在不关闭系统的情况下启动该补丁，使新固件可以生效。

但是，取决于SoC的复杂性和智能程度，将数据从外部加载器传输到SoC的方式与SoC之间的传输是不同的。基本的电表SoC可能没有GPRS或以太网等高级外设。

在这种情况下，简单的外设，如：SCI、SPI或I2C，可用来将数据(补丁)从外部源传输到SoC。然而，这会涉及内核，因为内核需要读取外设的数据寄存器，然后执行闪存写入操作。

通过采用能够直接连接存储器和外部世界的外设，可以最大程度地降低这项要求。这样，内核能够在将新软件加载到存储器的同时执行其它任务。可以使用DMA轻松地将数据传输到存储器，不需要内核介入。

然而，上面讨论的所有方法都面临一个重大挑战：更新流程基本上是手动完成的，人们需要手动连接固件加载器和SPI、SCI或USB。这会增加固件更新的费用。

使用ZigBee收发器、GPRS/GSM/CDMA、以太网、PLC等高级通信方式可以更高效地进行固件更新。如果使用ZigBee收发器，通过手持设备就能够建立与仪表的无线连接，确定其真实性，然后进行数据传输。这不会完全消除人工操作，但是通过加速整个操作过程，大大减少了手动操作。

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其它模式，如：以太网、GPRS/GSM/CDMA、PLC等不需要任何人工介入。服务提供商的中央服务器会根据指令将软件代码传输到SoC，也会根据该指令建立网络。对SoC进行编程，使其把接收到的数据保存在内部存储器，然后软件重置会发起软件更新流程。

该问题涉及的另一部分是，要在不关闭系统的情况下从内核执行代码。该架构可以支持启动选项编程，可对SoC进行编程，从而在下一个低功率或软件生成的重置时从另一个指定位置启动。还可以使该架构选择从RAM启动，以便新代码可以保存到RAM，然后在下一次重置/低功率模式恢复时，系统可以从RAM启动，而不是从闪存启动，然后新的更新将生效[3]。

挑战5：数据处理

随着系统/解决方案推出越来越多的功能，仪表需要控制的任务和处理的数据也大幅增加。因此，根据应用和SoC内核的负载，设计人员可能决定迁移到32位内核或者采用强大的DSP内核，使应用(通信等)和计量部件不会互相影响。

通过在SoC中采用额外硬件，还可以分担内核的计算工作量，额外的硬件只负责各种计算工作，因为计量应用是高度计算密集型的应用。

数据汇集器和计量网关受系统数据处理能力的影响最大，因为它们需要处理大量数据。同时，它们需要支持用户接口，进一步增加了相关的数据处理复杂性和相应的要求。因此，未来可能会推出多核SoC以支持庞大的网络。

挑战6：更快速、更可靠的通信

测量消耗量只是问题的一部分。迄今为止，全球的大多数仪表都需要手动抄表。这是因为传统仪表无法支持联网解决方案。这种手动抄表不仅增加了运营成本，还容易引入人为错误。

因此，对于有效的解决方案，仪表还应提供支持联网解决方案的能力，并能将数据传输到仪表网络，以便实现自动抄表。电表抄表传输的一个主要问题是存在电噪声。

因此，通信模式应能够承受噪声而不破坏数据。因此，仪表应能够以支持错误检测和清除的格式生成输出，即使数据由于噪声而失真，也能够从接收数据包恢复。同时，所有此类加密都增加了要传输的数据的大小。

因此，数据传输速度也很重要。目前，有多种数据传输模式。其中最常见的包括GPRS、以太网、电力线通信、ZigBee、红外线收发器等。

通信模式将根据最终应用进行选择，如ZigBee/IR(红外线)收发器可能更适用于仪表与基站进行无线交互以传输数据的仪表网络，基站把从许多仪表(复杂情况下为100米)收集到的数据发送到使用有线通信的中心站。更多信息详见“新时代智能电表架构”。

小结：如今，计量演进的速度非常惊人，设计人员需要做好准备，预见将来会出现的问题和挑战。除非设计人员积极应对问题和挑战，否则我们将无法提供既能够满足未来需求又

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能塑造未来世界的产品。一个巨大的挑战是提供能够解决上述问题和其它问题的单芯片解决方案。前面提到的问题仅仅是个开始，我们还将面临更多的问题。

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